用于倒裝芯片安裝的水平led的反射安裝襯底的制作方法
【專利摘要】一種發(fā)光器件，包括具有限定間隔開(kāi)的陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤和其間的間隙的反射層的安裝襯底。發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片安裝在安裝襯底上，使得LED裸片的陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤接合并且LED裸片的陰極觸頭與陰極焊盤接合。透鏡從安裝襯底延伸以包圍LED裸片。反射層在安裝襯底上延伸以基本上覆蓋位于透鏡下面的全部安裝襯底，不包括間隙，并且還可延伸超出透鏡。
【專利說(shuō)明】用于倒裝芯片安裝的水平LED的反射安裝襯底
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)作為在2011年5月20日提交的發(fā)明名稱為“Gap Engineering forFlip-Chip Mounted Horizontal LEDs” 的美國(guó)申請(qǐng) N0.13/112502 的部分繼續(xù)(CIP)要求優(yōu)先權(quán)的益處，該美國(guó)申請(qǐng)N0.13/112502本身是在2011年2月14日提交的發(fā)明名稱為“Light Emitting Diode(LED)Arrays Including Direct Die Attach and RelatedAssemblies”的美國(guó)申請(qǐng)N0.13/027006的CIP，該美國(guó)申請(qǐng)N0.13/027006本身是在2011年I 月 31 日提交的發(fā)明名稱為 “Horizontal Light Emitting Diodes Including PhosphorParticles”的美國(guó)申請(qǐng)N0.13/018013的CIP，在這里加入它們的全部?jī)?nèi)容的公開(kāi)作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件和組合件及它們的制造方法，更特別地，涉及半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)及其組合件。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體LED是公知的能夠在被施加電壓時(shí)產(chǎn)生光的固態(tài)照明元件。LED —般包括具有第一和第二相對(duì)的面并且在其中包括η型層、P型層和ρ-η結(jié)的二極管區(qū)域。陽(yáng)極觸頭以歐姆的方式接觸P型層，并且陰極觸頭以歐姆的方式接觸η型層。可在諸如藍(lán)寶石、硅、碳化硅、砷化鎵、氮化鎵等生長(zhǎng)襯底的襯底上形成二極管區(qū)域，但是，完成的器件可以不包括襯底。二極管區(qū)域可例如由碳化硅、氮化鎵、磷化鎵、氮化鋁和/或基于砷化鎵的材料和/或基于有機(jī)半導(dǎo)體的材料形成。最后，由LED照射的光可處于可見(jiàn)光或紫外(UV)區(qū)域中，并且，LED可加入諸如磷光體的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
[0005]LED越來(lái)越多地被用于照明/照射應(yīng)用，目的是替換普遍存在的白熾燈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的發(fā)光器件包括在上面具有反射層的安裝襯底，該反射層限定間隔開(kāi)的陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤和其間的間隙。包括沿其一個(gè)面延伸的間隔開(kāi)的陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭的發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合，以及陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合。透鏡從安裝襯底延伸以包圍發(fā)光二極管裸片。反射層在安裝襯底上延伸以基本上覆蓋位于透鏡下面的全部安裝襯底，不包括間隙。例如，在一些實(shí)施例中，反射層在安裝襯底上延伸以覆蓋位于透鏡下面的安裝襯底的至少約85%，不包括間隙。因此，可以提供用于倒裝芯片安裝的水平LED的反射安裝襯底。
[0007]在一些實(shí)施例中，也可在間隙中設(shè)置反射填充劑材料，并且，在其它的實(shí)施例中，反射填充劑材料完全填充間隙。反射填充劑材料可包括白色焊料掩體(mask)、在其中具有反射粒子的低模量材料和/或其它材料。[0008]在其它的實(shí)施例中，反射層還在安裝襯底上延伸以超出透鏡，并且，在一些實(shí)施例中，基本上覆蓋全部的安裝襯底，不包括間隙。并且，還設(shè)置在反射層上延伸以覆蓋延伸超出發(fā)光二極管裸片以及位于透鏡下面的基本上全部的反射層的磷光體層。在一些實(shí)施例中，磷光體層還覆蓋發(fā)光二極管裸片自身。在又一些其它的實(shí)施例中，當(dāng)反射層在安裝襯底上延伸以超出透鏡或者覆蓋不包括間隙的基本上全部的安裝襯底時(shí)，磷光體層還可在反射層上延伸以覆蓋延伸超出發(fā)光二極管裸片的基本上全部的反射層。
[0009]如上所述，發(fā)光二極管被倒裝芯片安裝在安裝襯底上。在一些實(shí)施例中，發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并共熔接合并且陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并共熔接合。在其它的實(shí)施例中，發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并且熔劑共熔接合且陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并且熔劑共熔接合。在一些實(shí)施例中，熔劑在安裝襯底上延伸基本上不超出發(fā)光二極管裸片的陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭。
[0010]在其它的實(shí)施例中，安裝襯底還在其上面包括基準(zhǔn)或?qū)?zhǔn)標(biāo)記,該基準(zhǔn)或?qū)?zhǔn)標(biāo)記被配置為有利于發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合并且陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合?；鶞?zhǔn)可包括反射層中的特征。
[0011]在間隙中可以設(shè)置反射填充劑材料，與在安裝襯底上延伸以覆蓋位于透鏡下面的基本上全部安裝襯底的反射層的使用無(wú)關(guān)。因此，根據(jù)這里描述的一些實(shí)施例的發(fā)光器件包括在上面包括間隔開(kāi)的陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤的安裝襯底，這些焊盤限定其間的間隙。發(fā)光二極管裸片包括沿其一個(gè)面延伸的間隔開(kāi)的陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭，并被倒裝芯片安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合并且陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合。反射填充劑材料被設(shè)置在間隙中。在一些實(shí)施例中，反射填充劑材料完全填充間隙。反射填充劑材料可包括白色焊料掩體、在其中具有懸浮的諸如氧化鈦粒子的反射粒子的諸如硅酮的低模量材料和/或其它材料。
[0012]最后，在這里描述的其它實(shí)施例可提供用于發(fā)光器件的封裝。這些封裝包括在上面具有限定間隔開(kāi)的陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤和其間的間隙的反射層的安裝襯底。安裝襯底被配置為在上面倒裝芯片安裝發(fā)光二極管裸片，該發(fā)光二極管裸片包括沿其一個(gè)面延伸的間隔開(kāi)的陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合并且陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合。安裝襯底進(jìn)一步被配置為在其上面安裝從安裝襯底延伸以包圍發(fā)光二極管裸片的透鏡。反射層在安裝襯底上延伸以基本上覆蓋位于透鏡下面的全部安裝襯底，不包括間隙?？梢栽陂g隙中與反射層關(guān)聯(lián)地或者與其無(wú)關(guān)地設(shè)置反射填充劑材料。也可提供其它的封裝和其它的前體結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1和圖2是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的LED和封裝的LED的斷面圖。
[0014]圖3A、圖3B和圖3C分別是根據(jù)圖1或圖2的實(shí)施例的LED的頂視圖、斷面圖和底視圖。
[0015]圖4和圖5示出根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的圖1?3的襯底的幾何形狀。
[0016]圖6A是根據(jù)圖1?4的各種實(shí)施例具有安裝于其上面的LED的子基板的照片。[0017]圖6B是根據(jù)圖1?4的各種實(shí)施例的封裝的LED的照片。
[0018]圖7A和圖7B分別是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的并聯(lián)電氣耦合于子基板上的封裝的LED裸片的陣列的平面圖和斷面圖。
[0019]圖8A和圖SB分別是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的并聯(lián)電氣耦合于包括相互交錯(cuò)的陰極焊盤和陽(yáng)極焊盤的子基板上的封裝的LED裸片的陣列的平面圖和斷面圖。
[0020]圖9A和圖9B分別是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的并聯(lián)電氣耦合于子基板上的徑向配置的LED裸片的陣列的平面圖和斷面圖。
[0021]圖1OA和圖1OB分別是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的并聯(lián)電氣耦合于包括相互交錯(cuò)的電極的子基板上的封裝的LED裸片的陣列的平面圖和斷面圖。
[0022]圖1lA是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的LED裸片的陣列的包括陰極焊盤和陽(yáng)極焊盤的子基板的平面圖。
[0023]圖1lB是并聯(lián)電氣耦合于圖1lB的子基板上的LED裸片的陣列的平面圖。
[0024]圖12A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的LED裸片的陣列的包括相互交錯(cuò)的陰極焊盤和陽(yáng)極焊盤的子基板的平面圖。
[0025]圖12B是并聯(lián)電氣耦合于圖12B的子基板上的LED裸片的陣列的平面圖。
[0026]圖12C是來(lái)自圖12B的陣列的LED裸片的列的斷面圖。
[0027]圖13A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的LED裸片的陣列的包括交錯(cuò)的陰極焊盤和陽(yáng)極焊盤的子基板的平面圖。
[0028]圖13B是并聯(lián)電氣耦合于圖13A的子基板上的LED裸片的陣列的平面圖。
[0029]圖14A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的LED裸片的陣列的包括陰極焊盤、島狀體焊盤和陽(yáng)極焊盤的子基板的平面圖。
[0030]圖14B是串聯(lián)電氣耦合于圖14B的子基板上的LED裸片的陣列的平面圖。
[0031]圖14C是來(lái)自圖14B的陣列的LED裸片的列的斷面圖。
[0032]圖15A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的LED裸片的陣列的包括陰極焊盤、島狀體焊盤和陽(yáng)極焊盤的子基板的平面圖。
[0033]圖15B是串聯(lián)電氣耦合于圖15B的子基板上的LED裸片的陣列的平面圖。
[0034]圖16A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的LED裸片的陣列的包括陰極焊盤、島狀體焊盤和陽(yáng)極焊盤的子基板的平面圖。
[0035]圖16B是串聯(lián)電氣耦合于圖16B的子基板上的具有偏移的行的LED裸片的陣列的平面圖。
[0036]圖17A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的LED裸片的陣列的包括陰極焊盤、島狀體焊盤和陽(yáng)極焊盤的子基板的平面圖。
[0037]圖17B是串聯(lián)電氣耦合于圖17B的子基板上的具有對(duì)準(zhǔn)的行和列的LED裸片的陣列的平面圖。
[0038]圖18是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的具有連續(xù)和保形的磷光體層的LED裸片的陣列的斷面圖。
[0039]圖19是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的具有I的LED裸片的陣列的斷面圖。
[0040]圖20是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的在陣列上具有包括磷光體層的壩體的LED裸片的陣列的斷面圖。[0041]圖21A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的子基板上的包括具有共用的包封透鏡的16個(gè)LED裸片的LED組合件的照片，圖21B是沒(méi)有包封透鏡的圖21A的組合件的照片。
[0042]圖22A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的串聯(lián)連接的LED裸片的陣列的包括導(dǎo)電的焊盤的子基板的照片，圖22B、圖22C和圖22D是包括圖22A的子基板的LED組合件的照片。
[0043]圖23A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的封裝的發(fā)光器件的斷面圖。
[0044]圖23B是圖23A所示的包括間隙的區(qū)域的放大圖。
[0045]圖24A是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的圖23A的LED的底視圖。
[0046]圖24B是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的圖23A的安裝襯底的頂視圖。
[0047]圖25A是根據(jù)這里描述的各種其它實(shí)施例的圖23A的LED的底視圖。
[0048]圖25B是根據(jù)這里描述的各種其它實(shí)施例的圖23A的安全襯底的頂視圖。
[0049]圖26A是根據(jù)這里描述的又一些其它實(shí)施例的圖23A的LED的底視圖。
[0050]圖26B是根據(jù)這里描述的又一些其它實(shí)施例的圖23A的安裝襯底的頂視圖。
[0051]圖27A是根據(jù)這里描述的又一些其它實(shí)施例的圖23A的LED的底視圖。
[0052]圖27B是根 據(jù)這里描述又一些其它實(shí)施例的圖23A的安裝襯底的頂視圖。
[0053]圖28和圖29是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的發(fā)光器件的平面圖。
[0054]圖30A~30D是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的安裝襯底的平面圖。
[0055]圖31是共熔熔劑聯(lián)接的倒裝芯片安裝的水平LED裸片的照片。
【具體實(shí)施方式】
[0056]現(xiàn)在，參照表示各種實(shí)施例的附圖更完整地描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明可體現(xiàn)為許多不同的形式，并且不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，使得本公開(kāi)變得徹底和完整，并將本發(fā)明的范圍完全傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了闡明，層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸可能被夸大。類似的附圖標(biāo)記始終指的是類似的要素。
[0057]應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)諸如層、區(qū)域或襯底的要素被稱為處于另一要素“上”時(shí)，它可直接處于另一要素上，或者，也可能存在其它的要素或介入的要素。并且，在這里可以使用諸如“處于…下面”或“覆蓋于…上面”的相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以如圖示的那樣描述一個(gè)層或區(qū)域相對(duì)于襯底或基層與另一層或區(qū)域的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，除了圖示的取向以外，這些術(shù)語(yǔ)意在包括器件的不同的取向。最后，術(shù)語(yǔ)“直接”意味著不存在介入的要素。如這里使用的那樣，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)的列出的項(xiàng)目中的一個(gè)或更多個(gè)的任意和所有的組合，并且可被簡(jiǎn)寫為“/”。
[0058]應(yīng)當(dāng)理解，雖然這里可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二等以描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于相互區(qū)分元件、部件、區(qū)域、層或部分。因此，在不背離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，以下討論的第一元件、第一部件、第一區(qū)域、第一層或第一部分可被稱為第二元件、第二部件、第二區(qū)域、第二層或第二部分。
[0059]這里參照作為本發(fā)明的理想化的實(shí)施例的示意圖的斷面圖和/或其它示圖，描述本發(fā)明的實(shí)施例。因而，可望出現(xiàn)作為例如制造技術(shù)和/或容限的結(jié)果從示圖的形狀的變化。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)被解釋為限于這里示出的區(qū)域的特定形狀，而應(yīng)包括例如源自制造的形狀的偏離。例如，示出或描述為矩形的區(qū)域一般由于通常的制造容限具有修圓或彎曲的特征。因此，在圖中示出的區(qū)域在本質(zhì)上是示意性的，并且，除非在這里另外限定，否則，它們的形狀意圖不在于示出器件的區(qū)域的精確形狀，并且意圖不在于限制本發(fā)明的范圍。
[0060]除非在這里另外限定，否則，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的意思相同的意思。還應(yīng)理解，諸如在通常使用的字典中定義的術(shù)語(yǔ)應(yīng)被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域和本說(shuō)明書的背景中的意思一致的意思，并且不以理想化或過(guò)度形式化的意思被解釋，除非在這里這樣明確限定。
[0061]如這里使用的那樣，當(dāng)入射于透明的層或區(qū)域上的來(lái)自LED的放射線的至少90%通過(guò)透明區(qū)域射出時(shí)，LED的層或區(qū)域被視為“透明”。例如，在由基于氮化鎵的材料制造的藍(lán)色和/或綠色LED的背景中，二氧化硅可提供透明的絕緣層(例如，至少90%透明)，而氧化銦錫(ΙΤ0)可提供通過(guò)考慮藍(lán)寶石襯底上的透射和反射部件測(cè)量的透明傳導(dǎo)層(例如，至少90%透明)。并且，如這里使用的那樣，當(dāng)從LED入射到反射層或區(qū)域上的角度平均的放射線的至少90%被反射回LED中時(shí)，LED的層或區(qū)域被視為“反射性的”。例如，在基于氮化鎵的藍(lán)色和/或綠色LED的背景中，銀(例如，至少90%反射)可被視為反射性材料。在紫外(UV)LED的情況下，可以選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，以提供希望的并且在一些?shí)施例中較高的反射率和/或希望的并且在一些實(shí)施例中較低的吸收率。
[0062]現(xiàn)在，為了便于理解這里的描述，一般參照碳化硅(SiC)基生長(zhǎng)襯底上的氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管，描述一些實(shí)施例。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的其它實(shí)施例可基于生長(zhǎng)襯底和外延層的各種不同的組合。例如，組合可包括:GaP生長(zhǎng)襯底上的AlGaInP 二極管；GaAs生長(zhǎng)襯底上的InGaAs 二極管；GaAs生長(zhǎng)襯底上的AlGaAs 二極管；SiC或藍(lán)寶石(Al2O3)生長(zhǎng)襯底上的SiC 二極管；和/或氮化鎵、碳化硅、氮化鋁、藍(lán)寶石、氧化鋅和/或其它生長(zhǎng)襯底上的基于第三族氮化物的二極管。并且，在其它的實(shí)施例中，可在完成的產(chǎn)品中存在生長(zhǎng)襯底。例如，可在形成發(fā)光二極管之后去除生長(zhǎng)襯底；并且/或者，可在去除生長(zhǎng)襯底之后在發(fā)光二極管上設(shè)置接合的襯底。在一些實(shí)施例中，發(fā)光二極管可以是由Cree, Inc.0f Durham, North Carolina制造和出售的基于氮化鎵的LED器件。
[0063]如在授權(quán)給Slater,Jr等、發(fā)明名稱為Phosphor-Coated Light Emitting DiodesIncluding Tapered Sidewalls, and Fabrication Methods Therefor 且受讓給本申請(qǐng)的受讓人的美國(guó)專利6853010中描述的那樣，在發(fā)光二極管的傾斜或錐形的側(cè)壁上設(shè)置保形的磷光體層是已知的，在這里加入其公開(kāi)作為參考，如同在這里完整地闡述它一樣(以下，稱為“'010專利”)。如在'010專利中描述的那樣，錐形或傾斜側(cè)壁可允許發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光表面中的至少一些被厚度基本上均勻的大致保形的含磷光體層覆蓋。該更保形的覆蓋可提供希望的光譜，同時(shí)還允許從涂敷磷光體的LED發(fā)射更多的放射線通量。在提交日期均為2011年I月31日的授權(quán)給Donofrio等且發(fā)明名稱為Horizontal Light EmittingDiodes Including Phosphor Particles 的美國(guó)申請(qǐng) N0.13/018013 和授權(quán)給 Donofrio 等且發(fā)明名稱為Conformally Coated Light Emitting Devices And Methods For ProvidingThe Same的美國(guó)申請(qǐng)N0.13/017845中進(jìn)一步詳細(xì)討論了磷光體層。在這里加入以上提到的申請(qǐng)的公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容作為參考，如同在這里完整地闡述它們一樣。
[0064]這里描述的各種實(shí)施例可源自LED的傾斜側(cè)壁上的保形磷光體層可進(jìn)一步提供意想不到的優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。具體而言，可在包括磷光體的保形層中使用較大粒子尺寸的磷光體粒子。眾所周知，與小尺寸的磷光體粒子相比，較大磷光體粒子的光轉(zhuǎn)換一般更有效。不幸的是，由于它們的較大的尺寸，大的磷光體粒子還會(huì)具有比相對(duì)較小的磷光體粒子低的光散射效率。較低的散射效率會(huì)在相關(guān)顏色溫度(CCT)中產(chǎn)生高的角度變化，這在為了提高亮度使用大粒子尺寸磷光體粒子的白色LED中是十分典型的。
[0065]在強(qiáng)烈的襯度中，通過(guò)在LED的外表面和傾斜側(cè)壁上設(shè)置包括大的磷光體粒子的保形層，這里描述的各種實(shí)施例可提供相對(duì)較高的亮度與相對(duì)較低的角度變化。
[0066]應(yīng)當(dāng)理解，真實(shí)世界的磷光體粒子層的尺寸不是完全均勻的。而是，與其它的粒子材料一致，會(huì)提供某個(gè)范圍的粒子尺寸，并且，使用各種度量以指示微粒材料中的粒子尺寸的測(cè)量。一般通過(guò)可考慮粒子可能是非球形的事實(shí)的等同粒子直徑測(cè)量粒子尺寸。并且，可通過(guò)提供一個(gè)或更多個(gè)常?？s寫為“d”的等同粒子直徑，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明粒子尺寸分布，以指示具有較小直徑的粒子的質(zhì)量百分比。因此，也稱為平均等同粒子直徑的d50指示50質(zhì)量％的粒子具有更小的直徑。并且，等同粒子直徑dlO指的是10質(zhì)量％的粒子具有更小的直徑，而等同粒子直徑d90指的是90質(zhì)量％的粒子具有更小的直徑?？申P(guān)于d50、dl0和/或d90詳細(xì)說(shuō)明給定的磷光體。并且，可使用d50、dl0和d90以外的其它度量，諸如d75和d25。也可使用這些度量的組合。
[0067]圖1是根據(jù)這里描述的各種實(shí)施例的發(fā)光二極管(也稱為發(fā)光二極管“裸片”或“芯片”)和封裝的發(fā)光二極管的斷面圖。參照?qǐng)D1，這些發(fā)光二極管100包括二極管區(qū)域110，該二極管區(qū)域110分別具有第一和第二相對(duì)面110a、110b，并且在其中包括η型層112和P型層114?？梢栽O(shè)置不需要在這里描述的其它層或區(qū)域，可包括量子阱、緩沖層等。陽(yáng)極觸頭160歐姆接觸P型層114，并且在第一面IlOa上延伸。陽(yáng)極觸頭160可直接與ρ型層114歐姆接觸，或者可通過(guò)使用一個(gè)或更多個(gè)傳導(dǎo)通路162和/或其它的中間層與ρ型層114歐姆接觸。陰極觸頭170與η型層112歐姆接觸，并且也在第一面IlOa上延伸。陰極觸頭可直接與η型層112歐姆接觸，或者可通過(guò)使用一個(gè)或更多個(gè)傳導(dǎo)通路172和/或其它中間層與η型層112歐姆接觸。如圖1所示，均在第一面IlOa上延伸的陽(yáng)極觸頭160和陰極觸頭170是共面的。二極管區(qū)域110在這里也可被稱為“LED epi區(qū)域”，原因是它一般在襯底120上外延形成。例如，可在碳化硅生長(zhǎng)襯底上形成基于第三族氮化物的LEDepillOo在一些實(shí)施例中，如后面描述的那樣，可在完成的廣品中存在生長(zhǎng)襯底。在其它的實(shí)施例中，生長(zhǎng)襯底可被去除。在又一些其它的實(shí)施例中，可以設(shè)置與生長(zhǎng)襯底不同的另一襯底，并且，另一襯底可在去除生長(zhǎng)襯底之后與LED接合。
[0068]圖1還示出，在二極管區(qū)域110的第二面IlOb上包括諸如透明碳化硅生長(zhǎng)襯底或透明藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底的透明襯底120。透明襯底120包括側(cè)壁120a，并且還可包括與二極管區(qū)域110的第二面IlOb相鄰的內(nèi)面120c和遠(yuǎn)離內(nèi)面120c的外面120b。外面120b的面積比內(nèi)面120c小。在一些實(shí)施例中，側(cè)壁120a可形成有臺(tái)階、有斜面和/或有小面的，以提供面積比內(nèi)面120c小的外面120b。在其它的實(shí)施例中，如圖1所示，側(cè)壁是以斜角Θ延伸的傾斜側(cè)壁120a，并且，在一些實(shí)施例中，以鈍角從外面120b向內(nèi)面120c延伸。根據(jù)一些實(shí)施例，透明襯底120可具有至少約50微米、至少約100微米或者甚至至少約150微米的厚度。透明襯底120例如可具有約150微米?約400微米或者約175微米?約35微米的厚度。磷光體層140可由此通過(guò)透明襯底120的厚度與二極管區(qū)域110的多個(gè)部分分離。
[0069]如上面關(guān)于圖1描述的那樣配置的LED100可被稱為“水平”或“橫向”LED，原因是其陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭被設(shè)置在LED的單個(gè)面上。如例如在'OlO專利中解釋的那樣，水平LED與垂直LED的不同在于，垂直LED的陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭被設(shè)置在其相對(duì)的面上。
[0070]在授權(quán)給Donofrio 等、發(fā)明名稱為 Semiconductor Light Emitting DiodesHaving Reflective Structures and Methods of Fabricating Same且受讓給本申請(qǐng)的受讓人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)2009/0283787中詳細(xì)描述了可根據(jù)在這里描述的各種實(shí)施例中的任一個(gè)使用的水平LED的各種其它的構(gòu)成，在這里加入其公開(kāi)作為參考，如同在這里完整地闡述它一樣(以下，稱為‘〃 787公開(kāi)”)。
[0071]繼續(xù)圖1的描述，包括具有至少10 μ m的平均等同粒子直徑d50的磷光體粒子142的保形層140被設(shè)置在外面120b和傾斜側(cè)壁120a上。在圖1的實(shí)施例中，整個(gè)外面120b和整個(gè)傾斜側(cè)壁120a被磷光體層140覆蓋。但是，在其它的實(shí)施例中，不需要整個(gè)外面120b和/或整個(gè)傾斜側(cè)壁120a被磷光體層140覆蓋。并且，在外面120b上以及在傾斜側(cè)壁120a上，保形磷光體層140可以具有均勻的厚度。在一些實(shí)施例中，該均勻的厚度處于約36 μ m?約56 μ m的范圍中，并且,在其它的實(shí)施例中，可以提供約30 μ m?約75 μ m的范圍。在其它的實(shí)施例中，可以提供約46μπι的厚度。
[0072]可根據(jù)在這里描述各種實(shí)施例提供磷光體層140和二極管區(qū)域110的各種實(shí)施例。例如，在一些實(shí)施例中，二極管區(qū)域110被配置為發(fā)射藍(lán)光，例如，具有約450?460nm的主波長(zhǎng)的光，并且，保形層包括黃色磷光體，諸如具有約550nm的峰值波長(zhǎng)和至少10 μ m的平均等同粒子直徑d50的YAG:Ge磷光體。在其它的實(shí)施例中，提供約15 μ m的平均等同直徑d50。在又一些其它的實(shí)施例中，提供約15 μ m?約17μπι的平均等同直徑d50。
[0073]在其它實(shí)施例中，如上所述，二極管區(qū)域110被配置為在被通電時(shí)發(fā)射藍(lán)光，并且，如上所述，保形層140可包括上述的具有至少IOym的平均等同粒子直徑的磷光體和具有約10 μ m的尺寸的平均等同粒子直徑d50的諸如基于CASN的磷光體的紅色磷光體的混合物。在又一其它的實(shí)施例中，在黃色磷光體和紅色磷光體的混合物中，黃色磷光體與紅色磷光體的磷光體重量比為至少約5:1，并且，在其它的實(shí)施例中，為至少約9:1。在一些實(shí)施例中，由于提供至少為紅色磷光體的五倍的黃色磷光體，因此，可在與具有至少約10 μ m的平均等同粒子直徑d50的黃色磷光體粒子的組合中使用更寬范圍的紅色磷光體粒子尺寸。
[0074]如上所述，圖1的各種實(shí)施例可源自LED100的傾斜側(cè)壁120a上的保形的磷光體層140可進(jìn)一步提供意想不到的優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。具體而言，可在包括磷光體的保形層140中使用大粒子尺寸的磷光體粒子142。眾所周知，較大磷光體粒子142在光轉(zhuǎn)換上一般比小尺寸的磷光體粒子的效率高。不幸的是，由于它們的尺寸較大，大的磷光體粒子142也會(huì)具有比相對(duì)較小的磷光體粒子低的光散射效率。較低的散射效率會(huì)在CCT中產(chǎn)生高的角度變化，這在為了提高亮度使用大粒子尺寸的磷光體粒子的白色LED中是十分典型的。
[0075]在強(qiáng)烈的襯度中，通過(guò)在LED的外面120b和傾斜側(cè)壁120a上設(shè)置包括大的磷光體粒子142的保形層140，在這里描述的實(shí)施例可提供相對(duì)較高的亮度和相對(duì)較低的角度變化。
[0076]并且，這里描述的各種實(shí)施例可提供其它的意想不到的優(yōu)點(diǎn)。具體而言，由于與具有非傾斜側(cè)壁的LED相比可減少CCT變化，因此，可能更少的紅色磷光體需要被使用。例如，通過(guò)非傾斜壁，黃色磷光體與紅色磷光體的比可以為約2:1，而如上所述，可以使用至少約5:1或至少約9:1的比。由于紅色磷光體常常比黃色磷光體昂貴，因此可以獲得更低成本的LED。并且，由于可以使用黃色磷光體與紅色磷光體的更高的比例，因此，由于黃色磷光體的粒子尺寸將起主導(dǎo)作用，因此紅色磷光體的粒子尺寸可在寬的范圍上改變。
[0077]繼續(xù)描述圖1，LED100可與諸如子基板180的封裝襯底和透鏡190組合，以提供封裝的LED200。子基板180可包括體部182，該體部182可包括氮化鋁(AIN)。在其它的實(shí)施例中，可以使用金屬芯襯底、印刷電路板、鉛框架和/或其它常規(guī)的封裝襯底以在倒裝芯片構(gòu)成中安裝LED100。子基板180包括子基板面182a和其上面的陽(yáng)極焊盤184和陰極焊盤186。陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤可包括鍍銀的銅和/或其它的傳導(dǎo)材料。如圖1所示，LED100被安裝于子基板180上，使得第一面IlOa與子基板面182a相鄰，外面IlOb遠(yuǎn)離子基板180，陽(yáng)極觸頭184與陽(yáng)極焊盤160相鄰，并且，陰極觸頭186與陰極焊盤170相鄰。在一些實(shí)施例中，使用諸如共晶金/錫焊料層188的接合層以電氣、熱和機(jī)械連接陽(yáng)極觸頭160與陽(yáng)極焊盤184以及陰極觸頭170與陰極焊盤186。在其它的實(shí)施例中，例如，通過(guò)使用熱壓縮接合和/或其它的技術(shù)，可以提供陽(yáng)極觸頭160與陽(yáng)極焊盤184的直接聯(lián)接和陰極觸頭170與陰極焊盤186的直接聯(lián)接。
[0078]封裝器件陽(yáng)極192和封裝器件陰極194可被設(shè)置在子基板體部182的第二面182b上，并且可分別通過(guò)使用在子基板體部182上和/或周圍延伸的內(nèi)部通路和/或傳導(dǎo)層與陽(yáng)極焊盤184和陰極焊盤186連接。
[0079]在以上引用的'787公開(kāi)中描述可與在這里描述的實(shí)施例一起使用的子基板180的各種實(shí)施例。在授權(quán)給Keller等、發(fā)明名稱為L(zhǎng)ight Emitting Diode Packageand Method for Fabricating Same且受讓給本申請(qǐng)的受讓人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)2009/0108281中描述了子基板180的各種其它實(shí)施例，在這里加入其公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容作為參考，如同在這里完整地闡述它一樣(以下，稱為‘〃 281公開(kāi)”)。應(yīng)當(dāng)理解，可以在圖1的實(shí)施例中使用這些子基板的任何和所有實(shí)施例。但是，子基板上的焊盤結(jié)構(gòu)可被修改，以與圖1的水平LED100而不是在'281公開(kāi)中描述的垂直LED —起使用。
[0080]最后，封裝LED200還可包括從子基板面180a延伸以包圍LED100的透鏡190。透鏡190可以如在'281公開(kāi)中詳細(xì)描述的那樣是模制塑料透鏡，并且可根據(jù)在'281公開(kāi)中描述的技術(shù)和/或其它技術(shù)在子基板上被制造。在一些實(shí)施例中，透鏡可具有約3.06mm的直徑。
[0081]圖2是根據(jù)各種其它的實(shí)施例的LED和封裝LED的斷面圖。與圖1的實(shí)施例相t匕，磷光體層140'延伸跨過(guò)二極管區(qū)域110和/或在子基板主體182的第一面182上。如在'281公開(kāi)中描述的那樣，磷光體層可被制造為延伸到子基板上。并且，如圖2所示，子基板180可在其第一面182a上包括層194。層194可以是陽(yáng)極焊盤184和陰極焊盤186的延伸，并且可與其截然分開(kāi)。在一些實(shí)施例中，層194是在子基板面182a與包括在子基板面182a上延伸的磷光體的保形層140'之間延伸的反射層。該反射層194可將穿過(guò)處于子基板面182a上的磷光體層的光向著透鏡190反射回來(lái)，并可由此增加LED的效率。
[0082]例如，如在在2010年12月6日提交并且可在cree.com/products/xlamp_
xpe.asp 上得到的 Cree?XLanip? XP-E High-Efficiency White LEDs DataSheet, Publication N0.CLD-DS34, Rev.0中描述的那樣，以上關(guān)于圖1和圖2描述的封裝LED 可體現(xiàn)為 Cree?XLamp? XP-E High-Efficiency White (HEW) LED，在這里加入其全部?jī)?nèi)容作為參考，如同在這里完整地闡述它一樣。
[0083]圖3A、圖3B和圖3C分別是圖1或圖2的LED100的頂視圖、斷面和底視圖。磷光體層140/140'沒(méi)有被示出。
[0084]在圖1和圖2中，外面120b是平面的。但是，在圖3A的實(shí)施例中，外面120b'在其中包括諸如X形溝槽310的至少一個(gè)溝槽。也可設(shè)置多個(gè)X形溝槽和/或其它形狀的溝槽。并且，如圖3C所示，在其它的實(shí)施例中，陽(yáng)極觸頭160和陰極觸頭170可共同占據(jù)活性二極管區(qū)域面積的至少約90%。
[0085]特別地，圖3A?3C示出襯底120的內(nèi)面120c是邊長(zhǎng)為約1000 μ m的正方形內(nèi)面120c，外面120V是邊長(zhǎng)為約642μπι的正方形外面，并且，正方形內(nèi)面與外面之間的厚度或距離t (也稱為“高度”)為約335 μ m，以將外面120b與內(nèi)面120c之間的面積比限定為約0.41。二極管區(qū)域110也可是邊長(zhǎng)為約1000 μ m的正方形?？稍陉?yáng)極觸頭160與陰極觸頭170之間提供約75 μ m (微米)的小的間隙320。陽(yáng)極觸頭160與陰極觸頭170之間的間隙320的寬度可以小于約100 μ m。在一些實(shí)施例中，間隙320可具有小于約80 μ m的寬度。在其它的實(shí)施例中，間隙320可具有小于約60 μ m的寬度，并且，在其它的實(shí)施例中，間隙320可具有小于約40 μ m的寬度。在一些實(shí)施例中，間隙320可具有約10 μ m?100 μ m的寬度。在另外的實(shí)施例中，間隙320可具有約50?75 μ m的寬度，并且，在又一些實(shí)施例中，間隙320可具有約50?60 μ m的寬度。
[0086]在一些實(shí)施例中，間隙320可具有約0.2?2的縱橫比(定義為間隙的高度除以間隙的寬度)。在其它實(shí)施例中，間隙320可具有約0.5?1.5的縱橫比，并且，在又一些實(shí)施例中，間隙320可具有約0.8?1.2的縱橫比。在特定的實(shí)施例中，間隙320可具有約I的縱橫比。
[0087]可進(jìn)行活性聯(lián)接面積的計(jì)算如下:
[0088]二極管區(qū)域的總活性面積=751275 μ m2 (陰極)+70875 μ m2 (間隙)+70875 μ m2 (陽(yáng)極)=893025 μ m2 ο
[0089]總活性聯(lián)接面積=751275μ m2 (陰極)+70875 μ m2 (陽(yáng)極)=822150 μ m2。因此，活性聯(lián)接面積為活性二極管區(qū)域面積的至少約90%。
[0090]根據(jù)一些實(shí)施例，總聯(lián)接面積(S卩，陽(yáng)極觸頭160和陰極觸頭170的組合表面積)可大于LED的面IlOa的總表面積的70%、大于面IlOa的總表面積的80%或者甚至大于面IlOa的總表面積的90%。如圖3A?3C所示，例如，LED的面IlOa可具有I X IO6 μ m2的表面積，陽(yáng)極觸頭160可具有70875 μ m2的觸頭表面積，并且，陰極觸頭170可具有751275 μ m2的觸頭表面積。因此，陽(yáng)極觸頭160和陰極觸頭170可共同占據(jù)LED的面IlOa的表面積的約82%。
[0091]陽(yáng)極觸頭160和陰極觸頭170的表面積可是非對(duì)稱的，使得陰極170占據(jù)組合觸頭面積的至少70%、組合觸頭面積的至少80%或者甚至組合觸頭面積的至少90%。如圖3A?3C所示，例如，陰極觸頭170可占據(jù)總觸頭面積的約91% (S卩，100% X 751275 μ m2/(751275ym2+70875 ym2))或 LED 的面 IlOa 的表面積的約 75% (即，100%X 751275 μ m2/(lXlOVm2))。如圖3A?3C進(jìn)一步表示的那樣，例如，陽(yáng)極觸頭160可占據(jù)總觸頭面積的約 9% (BP, 100%X70875 μ m2/ (751275 μ m2+70875 μ m2))或 LED 的面 IlOa 的表面積的約 7%(即，100%X 70875 μ m2/l X IO6 μ m2)。因此，如圖1和圖2所示，LEDlOO可非對(duì)稱地架橋子基板180的陽(yáng)極焊盤184和陰極焊盤186。
[0092]如圖3A~3C進(jìn)一步表示的那樣，陽(yáng)極觸頭160和陰極觸頭170的寬度可以為L(zhǎng)ED的面IlOa的寬度的至少60%、LED的面IlOa的寬度的至少70%或者甚至LED的面IlOa的寬度的至少90%。例如，陽(yáng)極觸頭160和陰極觸頭170中的每一個(gè)可具有約945 μ m的寬度，并且，LED面IIOA可具有1000 μ m的寬度(沿與陽(yáng)極觸頭160和陰極觸頭170的寬度相同的方向取得)。因此，圖3C的陽(yáng)極觸頭160和陰極觸頭170中的每一個(gè)的寬度可以為L(zhǎng)ED面IlOa的寬度的約95%。
[0093]表1示出可根據(jù)各種其它的實(shí)施例提供的襯底120的各種構(gòu)成幾何?？梢岳斫?，這里使用的“面積比”基于面的邊的尺寸，并且不包括由于織構(gòu)、溝槽和/或其它光提取特征增加的任何面積。
[0094]表1
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光器件，包括: 安裝襯底，在安裝襯底上包括用于限定間隔開(kāi)的陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤以及陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤之間的間隙的反射層； 發(fā)光二極管裸片，包括沿其一個(gè)面延伸的間隔開(kāi)的陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭，發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片地安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合，并且陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合；和 從安裝襯底延伸以包圍發(fā)光二極管裸片的透鏡； 其中，反射層在安裝襯底上延伸以基本上覆蓋位于透鏡下面的全部安裝襯底，不包括間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光器件，還包括在間隙中的反射填充劑材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光器件，其中，反射層在安裝襯底上延伸超出透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)光器件，其中，反射層基本上覆蓋全部安裝襯底，不包括間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光器件，還包括在反射層上延伸以覆蓋延伸超出發(fā)光二極管裸片以及位于透鏡下面的基本上全部反射層的磷光體層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)光器件，其中，磷光體層還覆蓋發(fā)光二極管裸片。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)光器件，還包括在反射層延伸以基本上覆蓋全部反射層的磷光體層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)光器件，其中，磷光體層還覆蓋發(fā)光二極管裸片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管裸片，其中，發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片地安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并共熔接合以及陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并共熔接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管裸片，其中，發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片地安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并熔劑共熔接合以及陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并熔劑共熔接合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的發(fā)光二極管裸片，其中，熔劑在安裝襯底上延伸基本上不超出陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管裸片，其中，安裝襯底還在其上面包括基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)被配置為有利于發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片地安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合以及陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)光二極管裸片，其中，基準(zhǔn)包括反射層中的特征。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管裸片，其中，反射層在安裝襯底上延伸，以覆蓋位于透鏡下面的安裝襯底的至少約85%，不包括間隙。
15.—種發(fā)光器件,包括: 在上面包括間隔開(kāi)的陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤的安裝襯底，這些焊盤限定其間的間隙； 包括沿其一個(gè)面延伸的間隔開(kāi)的陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭的發(fā)光二極管裸片，發(fā)光二極管裸片被倒裝芯片地安裝在安裝襯底上，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合以及陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合；和 間隙中的反射填充劑材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的發(fā)光器件，其中，反射填充劑材料完全填充間隙。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的發(fā)光器件，其中，反射填充劑材料包括白色焊料掩體。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的發(fā)光器件，其中，反射填充劑材料包括在其中具有反射粒子的低模量材料。
19.一種用于發(fā)光器件的封裝，包括: 安裝襯底，在安裝襯底上包括用于限定間隔開(kāi)的陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤以及陽(yáng)極焊盤和陰極焊盤之間的間隙的反射層； 安裝襯底被配置為在上面倒裝芯片地安裝發(fā)光二極管裸片，該發(fā)光二極管裸片包括沿其一個(gè)面延伸的間隔開(kāi)的陽(yáng)極觸頭和陰極觸頭，使得陽(yáng)極觸頭與陽(yáng)極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合以及陰極觸頭與陰極焊盤相鄰并傳導(dǎo)接合， 安裝襯底進(jìn)一步被配置為在其上面安裝從安裝襯底延伸以包圍發(fā)光二極管裸片的透鏡， 其中，反射層在安裝襯底上延伸以基本上覆蓋位于透鏡下面的全部安裝襯底，不包括間隙。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的 用于發(fā)光器件的封裝，還包括在間隙中的反射填充劑材料。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK103931002SQ201280012209
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月31日
【發(fā)明者】M·多諾弗里歐, J·A·埃德蒙, P·S·安德魯斯, D·D·C·常 申請(qǐng)人:克里公司